CN110785828B - 电力转换单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体处理的方法 - Google Patents

电力转换单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体处理的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110785828B
CN110785828B CN201880040274.XA CN201880040274A CN110785828B CN 110785828 B CN110785828 B CN 110785828B CN 201880040274 A CN201880040274 A CN 201880040274A CN 110785828 B CN110785828 B CN 110785828B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
plasma processing
power conversion
output
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880040274.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110785828A (zh
Inventor
J·P·恩格尔施泰特
M·海因策
J·斯维亚特尼基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Huettinger Sp zoo
Original Assignee
Trumpf Huettinger Sp zoo
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Huettinger Sp zoo filed Critical Trumpf Huettinger Sp zoo
Publication of CN110785828A publication Critical patent/CN110785828A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110785828B publication Critical patent/CN110785828B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32899—Multiple chambers, e.g. cluster tools
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32018—Glow discharge
    • H01J37/32027—DC powered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32018—Glow discharge
    • H01J37/32036—AC powered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32889—Connection or combination with other apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32908—Utilities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32926—Software, data control or modelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/008—Plural converter units for generating at two or more independent and non-parallel outputs, e.g. systems with plural point of load switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/009—Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

一种电力转换单元(1，1’)，其中，所述电力转换单元(1，1’)能够将输入电力转换为双极性的输出电力并将此输出电力输送到至少两个独立的等离子体处理室(9a、9b、…9n)，所述单元(1，1’)包括：一个电力输入端口(2)，其用于连接到电力输送网(7)，至少两个、优选是多于两个的电力输出端口(3a、3b、…3n)，每个电力输出端口(3a、3b、…3n)用于连接到等离子体处理室(9a、9b、…9n)之一，控制装置(4)，其被配置为能够以如下方式控制所述单元(1，1’)将双极性的输出电力输送到电力输出端口(3a、3b、…3n)：使用控制参数，通过获得针对输出端口(3a、3b、…3n)的参数的期望值的全集，计算电力转换单元(1，1’)是否能够将每个期望的参数输送到输出端口(3a、3b、…3n)中的每个，如果是，则计算输送到输出端口(3a、3b、…3n)的电力的脉冲的序列，以为等离子体处理提供电力，其中，控制参数为以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率或用于保护装置的阈值。

Description

电力转换单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体处理 的方法
技术领域
本发明涉及一种电力转换单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体处理的方法。
背景技术
许多等离子体处理设备采用多个独立的等离子体处理室，在所述多个独立的等离子体处理室处并行执行等离子体处理。从US 2014/0357064A1、US 2006/0156979A1、US2005/0034667A1、US 7,396,759B1、US2012/0101642Al、US 6,756,318B2、US 6,495,392B2、US 6,271,053B1已知这样的等离子体处理设备。为此目的，这些设备采用连接到单独的室的多个独立的电源。在许多情况下，输送到所有室的功率常常小于通过所有独立的电源而安装到机器上的额定功率之和。此安装的功率上的超过产生了高的安装成本。
发明内容
本发明的目的为降低所述超过的成本。
所述目的通过根据本发明的电力转换单元和根据本发明的等离子体处理设备以及根据本发明的方法来实现。通过说明书来涵盖本发明的另外的单独或优选方面。
电力转换单元能够将输入电力转换为双极性的输出电力并将此输出电力输送到至少两个独立的等离子体处理室，所述单元包括：
-一个电力输入端口，其用于连接到电力输送网，
-至少两个、优选是多于两个的电力输出端口，每个电力输出端口用于连接到等离子体处理室之一，
-控制装置，其被配置为能够使用控制参数，通过获得针对输出端口的参数的期望值的全集，来控制所述单元将双极性的输出电力输送到电力输出端口，其中，所述控制参数为以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率和用于保护装置的阈值，
-控制装置还被配置为能够计算电力转换单元是否能够将每个期望的参数输送到输出端口中的每个，如果是，则计算输送到输出端口的电力的脉冲的序列，以为等离子体处理提供电力。
在另一方面，控制装置可被配置能够控制所述单元使得在第一电力输出端口处的控制参数中的至少一个与在不同的电力输出端口处的对应的控制参数不同。以这种方式，具有给定最大功率容量的单个电力转换单元可用于替代多个电力转换单元。
在本公开中的双极性的输出电力指输出电力具有交流电流，其中，电流以可激励等离子体处理的频率(激励频率)改变其方向。
控制参数可以是上述参数的测量值或设置值。
测量值和设置值可以是绝对值、实际值、有效值，例如，均方根(rms)或极值、例如最大值或最小值。
输入电力可以是从AC电网输送的电力。其还可以是DC电源线。
控制装置可包括具有软件程序的微控制器，其中，在电源单元处于使用状态时软件程序在微控制器上运行。
控制装置可具有多个接口，例如，能够以有线或无线方式连接到外部构件、监测器、键盘的数据连接结构。
控制装置可具有计算部件和存储部件。存储部件可针对多种目的被划分，例如，监测器存储器、随机存取存储器、数据存储器、程序存储器。
阈值可以是用于检测等离子体的燃烧或击穿的值。可针对每个输出端口而不同地并随时间改变地指定阈值。
双极性的输出电力可具有大于1kW、优选是大于10kW的功率值。
双极性的输出电力可具有大于1kHz、优选是大于10kHz、优选是大于50kHz的频率。
在另一方面，电力转换单元可包括：第一电力转换级，其被配置为能够将输入电力转换为中间电力、优选是DC母线电力。
在另一方面，电力转换单元可包括：至少一个另外的电力转换级，其被配置为能够将来自第一电力转换级的中间电力转换为双极性的输出电力。
在另一方面，电力转换单元可包括：至少两个另外的电力转换级，其被配置为能够将来自第一电力转换级的中间电力转换为多个双极性的输出电力信号，并将这些电力引导到电力输出端口。
在另一方面，控制装置可被配置为能够控制电力转换级，使得在使用状态下，所述单元在第一时间在第一时间帧期间在第一电力输出端口处输送第一输出电力信号，在第二时间在第二时间帧期间在第二电力输出端口处输送第二电力信号，其中，第一时间与第二时间不同和/或第一时间帧与第二时间帧不同。
在另一方面，电力转换单元可包括：开关装置，其位于电力转换级与输出端口之间。
在另一方面，开关装置由控制装置控制。在US 6,620,299 Bl中描述了仅在一个等离子体室中用于在电极之间进行切换的开关装置。
在另一方面，开关装置被配置为能够沿两个相反的方向引导电流。
在另一方面，控制装置可被配置为能够仅当通过开关的电流的绝对值低于一安培、优选是零时将开关装置从闭合状态激活到断开状态。
在另一方面，控制装置可被配置为能够仅当沿断开的开关的电压的绝对值低于20伏特、优选是零时将开关装置从断开状态激活到闭合状态。
在另一方面，电力转换级中的至少一个包括桥式电路、优选是全桥电路。
一个桥式电路可以是能够对AC电力进行整流的整流桥式电路。
一个桥式电路可以是双极性电力产生的开关桥式电路。
在另一方面，电力转换单元可包括：柜子，其包围所述单元的所有其他部件。
在另一方面，输入端口可直接连接到柜子。
在另一方面，输出端口可直接连接到柜子。
在另一方面，一种等离子体处理设备可包括：
-两个、优选是多于两个的等离子体处理室，
-如上所述的一个电力转换单元。
每个等离子体处理室可连接到电力转换单元的电力输出端口之一。
在另一方面，等离子体处理室中的至少一个、优选是所有等离子体处理室可被配置为能够在使用状态下处理等离子体气相沉积(PVD)处理。
等离子体处理室中的至少一个、优选是所有等离子体处理室可被配置为能够在使用状态下处理等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理。
等离子体处理室中的至少一个、优选是所有等离子体处理室可被配置为能够在使用状态下处理等原子层沉积(ALD)处理。
等离子体处理室中的至少一个、优选是所有等离子体处理室可被配置为能够在使用状态下处理等原子体蚀刻处理。
所述目的还通过一种利用控制装置通过将输入电力转换为双极性的输出电力并将此输出电力输送到多个等离子体处理室来控制所述多个等离子体处理室中的多个等离子体处理的方法来实现，其中，控制装置以如下方式控制电力转换单元将双极性的输出电力输送到电力输出端口：使用控制参数，通过获得针对输出端口的参数的期望值的全集，计算电力转换单元是否能够将每个期望值输送到输出端口中的每个，如果是，则计算输送到输出端口的电力的脉冲的序列，以为等离子体处理提供电力，其中，控制参数为以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率或用于保护装置的阈值。
在所述方法的另一方面，可经由接口连接结构、优选是从电力转换单元外部的控制器获得期望值的全集，其中，此外部的控制器还控制等离子体室中的等离子体处理。
在所述方法的另一方面，计算的步骤可包括：实时计算最大期望功率并与电力转换单元的最大额定功率进行比较。
在所述方法的另一方面，在计算的结果为无法将期望值输送到输出端口中的每个的情况下，可给出错误消息。
在所述方法的另一方面，在计算的结果为无法将期望值输送到输出端口中的每个的情况下，可给出利用新的期望值的集合来改变处理的一个或两个以上选项。
在所述方法的另一方面，控制装置可控制电力转换单元，使得在第一等离子体室处的控制参数中的至少一个与在不同的等离子体室处的对应的控制参数不同。
在不同的等离子体室中的等离子体处理可不同或相同。它们可以相同但是处于不同的状态，例如，这指的是在第一等离子体室中的等离子体处理处于PECVD状态，而在其他等离子体室中的等离子体处理处于开始清洁状态并且稍后当第一等离子体室中的等离子体处理可能处于蚀刻状态时将进行相同的PECVD状态。所有这些处理可同时或以时分复用的方式或以组合方式进行。
附图说明
在附图中示意性地示出了并且在以下描述中更详细地描述了本发明的一些示例。附图示出：
图1根据本发明的具有电力转换单元的第一等离子体处理设备；
图2根据本发明的具有第二电力转换单元的第二等离子体处理设备；
图3在第一电力输出端口处的输出电力的时序图；
图4在第二电力输出端口处的输出电力的时序图；
图5桥式整流电路；
图6双极性电力转换桥路；
图7开关装置的第一实施例；
图8开关装置的第二实施例。
具体实施方式
在图1中示出了具有第一电力转换单元1的第一等离子体处理设备19。等离子体处理设备19包括等离子体处理室9a、9b…9n，等离子体处理室9a、9b…9n各自连接到电力输出端口3a、3b、…3n。
电力转换单元1包括用于连接到电力输送网7的电力输入端口2。
电力转换单元1还包括第一电力转换级5，第一电力转换级5被配置为能够将电力输入端口2处的输入电力转换为中间电力、优选是DC母线(DC link)电力12。此外，多个被配置为能够将电力输入端口2处的输入电力转换为中间电力、优选是DC母线电力12的第一电力转换级5可以是电力转换单元1的部件并优选地并联连接。
电力转换单元1还包括在下游连接到第一电力转换级5的一个另外的电力转换级6，另外的电力转换级6被配置为能够将来自第一电力转换级的中间电力转换为双极性输出电力。
在电力转换级5与另外的电力转换级6之间，可实施节能元件，例如，分别用于平滑电流或电压的电感器或电容器。
电力转换单元1还包括位于电力转换级6与输出端口3a、3b、…3n之间的多个开关装置8a、8b、…8n。
电力转换单元1还包括控制装置4，控制装置4被配置为能够使用控制参数，使得在第一电力输出端口3a处的控制参数中的至少一个与在不同的电力输出端口3b、…3n处的对应的控制参数不同，来控制电力转换单元1将双极性输出电力输送到电力输出端口3a、3b、…3n，其中，控制参数为以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率、或针对保护装置的阈值。
在此示例中，控制装置4具有到电力转换级5、6和开关装置8a、8b、…8n的连接结构。这些连接结构中的一些是可选的、例如到电力转换级5的连接结构是可选的。控制装置4可被配置为能够仅当通过开关的电流的绝对值低于一安培、优选是零时将开关装置8a、8b、…8n从闭合状态激活到断开状态。这具有以下优点：可使用不必被设计为切换较高的电流的开关装置。这使得所述单元更便宜。
等离子体处理设备19包括位于电力转换单元1外部的控制器17。此外部的控制器17还控制等离子体室9a、9b、…9n中的等离子体处理。
控制装置4还可被配置为能够仅当沿断开的开关的电压的绝对值低于20伏特、优选是零时将开关装置8a、8b、…8n从断开状态激活到闭合状态。这具有以下优点：可使用不必被设计为切换较高的电压的开关装置。这使得所述单元更便宜。
在示例中，如图7和图8中所示，使用双极性晶体管81、82、91、92。这些双极性晶体管比MOSFET更便宜。双极性晶体管81、82、91、92可以是IGBT，IGBT是用于引导高电流具有低能量损失的低成本晶体管。由于不需要较贵的冷却装置，这使得单元1更便宜。
在图7和图8中，连接了附加的二极管83、84、93、94，用于在期望的方向上引导电流并在不期望的方向上阻挡电流。
第一电力转换级5可包括整流电路，优选是如图5所示的桥式整流电路50。四个整流二极管52、53、54、55连接在桥式电路中，以从第一端口51到第二端口56对AC电力进行整流。在第一端口51处，可附加连接以下项中的至少一个：滤波器、过压保护电路、过流保护电路。滤波器可包括节能元件、例如电容器或电感器中的一个或多个。
第二电力转换级6可包括开关桥路、优选是如图6中所示的全桥开关桥路60。此全桥开关桥路60包括四个开关装置62、63、64、65。这些开关装置可以是晶体管、双极性晶体管、IGBT、最优选是MOSFET。滤波电路可位于第二电力转换级6的输入端处，滤波电路包括一个或多个节能元件、例如电容器61和/或电感器66、67。全桥开关桥路60还可以以示出的方式包括一些二极管。
电力转换单元1可包括包围单元1的所有其他部件的柜子10。柜子10可以是金属的从而良好地防护于电磁干扰波。输入端口2可直接连接到柜子10。输出端口3a、3b、…3n也可直接连接到柜子(10)。
在一个电力转换单元1中，所有开关装置8a、8b、…8n总共的电流引导能力可高于所有电力转换级5总共的最大电力输送可能性。
在图2中示出了具有第二电力转换单元1’的第二等离子体处理设备19’。第二电力转换单元1’是如图1中所示的第一电力转换单元1的替代物。与图1中相同的所有元件具有相同的附图标记。如图2中所示的电力转换单元1’包括多个电力转换级6a、6b、…6n而不是开关装置8a、8b、…8n，多个电力转换级6a、6b、…6n被配置为能够将来自第一电力转换级5的中间电力12转换为多个双极性输出电力信号，并将这些电力引导到电力输出端口3a、3b、…3n。所有的电力转换级6a、6b、…6n都由控制装置4控制。所有的电力转换级6a、6b、…6n可包括如图6中所示的全桥桥路60和滤波元件61、66、67。
用于检测电压、电流、频率或功率的测量传感器可连接在输出端口3a、3b、…3n处(未示出)。
此外，多个被配置为能够将电力输入端口2处的输入电力转换为中间电力、优选是DC母线电力12的第一电力转换级5可以是电力转换单元1的部件并优选地并联连接。
图3示出了在第一电力输出端口3a处的输出电力的时序图。轴t是时间轴，轴S30可以是诸如电压、电流或功率轴。将轴S30用于这些参数的实际值，轴S31用于这些参数的有效值。在图3的具有S30轴的第一个图中，双极性信号以两个信号序列31、32被示出。信号序列31具有周期为在时间点T31处开始并在时间点T32处结束的时间帧的2/11的激励频率。信号序列32具有周期为在时间点T33处开始并在时间点T34处结束的时间帧的2/11的激励频率。在此示例中，这些频率是相同的，但是可行的是：这些频率可以是不同的。在图3的具有S31轴的第二个图中，两个信号序列31、32的有效值以信号序列33、34被示出。在此图中，示出了两条阈值线35、36。它们可用于当参数功率、电压或电流之一的有效值超过这样的阈值时检测出等离子体击穿、例如等离子体的电弧或燃烧。
在一个电力转换单元1’中，所有电力转换级6a、6b、…6n总共的电流引导能力可高于所有电力转换级5总共的最大电力输送可能性。
图4示出了在不同的电力输出端口3b、…3n处的输出电力的时序图。轴t是时间轴，轴S40可以是诸如电压、电流或功率轴。将轴S40用于这些参数的实际值，轴S41用于这些参数的有效值。在图4的具有S40轴的第一个图中，双极性信号以两个信号序列41、42被示出。信号序列41具有周期为在时间点T41处开始并在时间点T42处结束的时间帧的1/7的激励频率。在时间点T43处，第二脉冲44开始，第二脉冲44的末端在此图中不可见。由此示例可看出，信号31、32的频率与信号41、42的频率不同，信号41、42的频率高于信号31、32的频率。
附加地或替代地，激励频率以及功率、电压、电流或针对保护装置的阈值在两个不同的输出端口3a、3b、…3n之间或在两个不同的等离子体室9a、9b、…9n处可不同。
在此图中，也示出两条阈值线45、46。它们可用于当参数功率、电压或电流之一的有效值超过这样的阈值时检测出等离子体击穿、例如等离子体的电弧和燃烧。
本发明以通过如下方式利用控制装置4控制多个等离子体处理室9a、9b、…9n中的多个等离子体处理的方式进行工作：通过将输入电力转换为如以信号序列31、32、41、42所示的双极性输出电力并将此输出电力输送到等离子体处理室9a、9b、…9n。控制装置4以如下方式控制电力转换单元1将双极性输出电力输送到电力输出端口3a、3b、…3n：使用控制参数，通过获得针对输出端口3a、3b、…3n的参数的期望值的全集，计算电力转换单元1、1’是否能够将每个期望的参数输送到输出端口3a、3b、…3n中的每个，如果是，则计算输送到输出端口3a、3b、…3n的电力的脉冲的序列，以为等离子体处理提供电力，其中，控制参数是以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率或用于保护装置的阈值。
为此，控制装置4可控制电力转换级6、6a、6b、…6n或开关装置8a、8b、…8n，使得在使用状态下，单元1在第一时间T31在第一时间帧T31-T32期间在第一电力输出端口3a处输送第一输出电力信号，在第二时间T41在第二时间帧T41-T42期间在第二电力输出端口3b、…3n处输送第二电力信号，其中，第一个时间T31、T41与第二个时间T32、T42不同和/或第一时间帧T31-T32与第二时间帧T41-T42不同。
如图1中的等离子体设备19和如图2中的等离子设备19’对一个以上的输出端口3a、3b、…3n的同时操作施加约束条件。对于如图2中的等离子体设备19’，例如，这些约束条件使得当连接到输入级的输出级的总功率或电流处理能力超过此输入级的功率或电流能力时，使全输出功率不能被同时提供到所有的输出端口3a、3b、…3n。对于如图1中的等离子体设备19，全输出功率仅可被提供到一个输出端口3a、3b、…3n，或者全功率的一部分被提供到一个以上的输出端口3a、3b、…3n。对于需要独立操作不同的等离子体处理的情况，只要所有处理的总占空比加上输出之间的切换所需的时间小于总周期时间，这就可实现。
这些约束条件在以上列举的参数的空间内产生操作可行区域和操作不可行区域。针对用于使电源将输出电力提供到输出端口或输出端口3a、3b、…3n的集合的每个请求，必须建立位于操作的可行区域之内或之外的位置。这引起对顺序控制器的需求。
顺序控制器14是控制装置4的部件。序列控制器14的算法针对用于使电力转换单元1将输出电力输送到其输出端口中的任意输出端口的每个请求，或针对用于改变输出端口的一个或两个以上参数的请求，确定此请求是否位于操作的可行区域中。对于如图3和图4中示出的将电力输送到输出端口3a、3b、…3n的处理，其中，所述处理利用不同的电力等级、不同的脉冲占空比和不同的脉冲频率驱动不同的输出端口3a、3b、…3n，序列控制器使得：
·脉冲频率是彼此的整数倍，以防止脉冲重叠(针对如图2中的等离子体设备19’)
·对于重叠的脉冲，总共的请求的输出功率和电流不超过可行的最大值(针对如图2中的等离子体设备19’)
·如果在周期中的限制的时间段内超过可行的最大值是可行的，则找到不受此限制的情况下的图案(针对如图2中的等离子体设备19’)
·脉冲时间加上在输出之间切换的时间之和小于最低频率脉冲周期时间(针对如图1中的等离子体设备19)
·关于特定输出端的新请求的输出脉冲图案在适当的时间被激活以匹配关于其他输出端的已经存在的激活的脉冲图案(针对如图1中的等离子体设备19)
·不超过总体平均功率和电流限制
·如果请求的序列在可行区域外，则向用户发出警告
·向用户推荐可行的修改序列

Claims (16)

1.一种电力转换单元(1，1’)，其中，所述电力转换单元(1，1’)能够将输入电力转换为双极性的输出电力并将此输出电力输送到至少两个独立的等离子体处理室(9a、9b、…9n)，所述单元(1，1’)包括：
-一个电力输入端口(2)，其用于连接到电力输送网(7)，
-至少两个电力输出端口(3a、3b、…3n)，每个电力输出端口(3a、3b、…3n)用于连接到等离子体处理室(9a、9b、…9n)之一，
-控制装置(4)，其被配置为能够使用控制参数，通过获得针对输出端口(3a、3b、…3n)的参数的期望值的全集，来控制所述单元(1，1’)将双极性的输出功率输送到功率输出端口(3a、3b、…3n)，其中，所述控制参数为以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率和用于保护装置的阈值，
-控制装置(4)还被配置为能够计算电力转换单元(1，1’)是否能够将每个期望的参数输送到输出端口(3a、3b、…3n)中的每个，如果是，则计算输送到输出端口(3a、3b、…3n)的电力的脉冲的序列，以为等离子体处理提供电力。
2.根据权利要求1所述的单元(1，1’)，其中，所述单元(1，1’)包括：第一电力转换级(5)，其被配置为能够将输入电力转换为中间电力，所述单元(1，1’)包括：至少一个另外的电力转换级(6、6a、6b、…6n)，其被配置为能够将来自第一电力转换级(5)的中间电力转换为双极性的输出电力。
3.根据权利要求2所述的单元(1，1’)，其中，所述单元(1，1’)包括：开关装置(8a、8b、…8n)，其位于电力转换级(5、6、6a、6b、…6n)与输出端口(3a、3b、…3n)之间，开关装置(8a、8b、…8n)由控制装置(4)控制。
4.根据权利要求3所述的单元(1，1’)，其中，控制装置(4)被配置为能够控制电力转换级(5、6、6a、6b、…6n)和/或开关装置(8a、8b、…8n)，使得在使用状态下，所述单元(1，1’)在第一时间(T31)在第一电力输出端口(3a)处输送第一输出电力信号达第一时间帧(T31-T32)，在第二时间(T41)在第二电力输出端口(3b、…3n)处输送第二电力信号达第二时间帧(T41-T42)，其中，第一时间(T31)与第二时间(T41)不同和/或第一时间帧(T31-T32)与第二时间帧(T41-T42)不同。
5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的单元(1，1’)，其中，所述单元(1，1’)包括：柜子(10)，其包围所述单元(1，1’)的所有其他部件，其中，输入端口(2)直接连接到柜子(10)，其中，输出端口(3a、3b、…3n)直接连接到柜子(10)。
6.根据权利要求1所述的单元(1，1’)，其中，第一电力转换级(5)，被配置为能够将输入电力转换为DC母线电力。
7.一种等离子体处理设备(19，19’)，所述等离子体处理设备(19，19’)包括：
-两个或多于两个的等离子体处理室(9a、9b、…9n)，
-根据前述权利要求中的任意一项的一个电力转换单元(1，1’)，以及，-每个等离子体处理室(9a、9b、…9n)连接到电力转换单元(1，1’)的电力输出端口(3a、3b、…3n)之一，以及连接到电力转换单元(1，1’)外部的控制器(17)。
8.根据权利要求7所述的等离子体处理设备(19，19’)，其中，等离子体处理室中的至少一个被配置为能够在使用状态下处理PECVD、PVD、ALD或蚀刻处理中的至少一个。
9.根据权利要求7所述的等离子体处理设备(19，19’)，其中，等离子体处理室中的两个被配置为能够在使用状态下处理PECVD、PVD、ALD或蚀刻处理中的至少一个。
10.根据权利要求7所述的等离子体处理设备(19，19’)，其中，所有等离子体处理室被配置为能够在使用状态下处理PECVD、PVD、ALD或蚀刻处理中的至少一个。
11.一种利用控制装置(4)通过将输入电力转换为双极性的输出电力并将此输出电力输送到多个等离子体处理室(9a、9b、…9n)来控制所述多个等离子体处理室(9a、9b、…9n)中的多个等离子体处理的方法，其中，控制装置(4)以如下方式控制电力转换单元(1，1’)将双极性的输出电力输送到电力输出端口(3a、3b、…3n)：使用控制参数，通过获得针对输出端口(3a、3b、…3n)的参数的期望值的全集，计算电力转换单元(1，1’)是否能够将每个期望值输送到输出端口(3a、3b、…3n)中的每个，如果是，则计算输送到输出端口(3a、3b、…3n)的电力的脉冲的序列，以便为等离子体处理提供电力，其中，控制参数为以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率或用于保护装置的阈值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，经由接口连接结构从电力转换单元(1，1’)外部的控制器(17)获得期望值的全集，其中，此外部的控制器(17)还控制等离子体室(9a、9b、…9n)中的等离子体处理。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，计算的步骤包括：实时计算最大期望功率并与电力转换单元(1，1’)的最大额定功率进行比较。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在计算的结果为无法将期望值输送到输出端口(3a、3b、…3n)中的每个的情况下，给出错误消息。
15.根据权利要求11或12所述的方法，其中，在计算的结果为无法将期望值输送到输出端口(3a、3b、…3n)中的每个的情况下，给出利用新的期望值的集合来改变处理的一个或两个以上选项。
16.根据权利要求 11或12所述的方法，其中，控制装置(4)包括具有算法的序列控制器(14)，其中，所述算法针对用于使电力转换单元(1)将输出电力输送到其输出端口中的任意输出端口的每个请求，或针对用于改变输出端口的一个或两个以上参数的请求，确定此请求是否位于操作的可行区域。
CN201880040274.XA 2017-04-27 2018-04-27 电力转换单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体处理的方法 Active CN110785828B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17168576.1A EP3396700A1 (en) 2017-04-27 2017-04-27 Power converter unit, plasma processing equipment and method of controlling several plasma processes
EP17168576.1 2017-04-27
PCT/EP2018/060954 WO2018197702A1 (en) 2017-04-27 2018-04-27 Power converter unit, plasma processing equipment and method of controlling several plasma processes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110785828A CN110785828A (zh) 2020-02-11
CN110785828B true CN110785828B (zh) 2022-04-26

Family

ID=58668745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880040274.XA Active CN110785828B (zh) 2017-04-27 2018-04-27 电力转换单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体处理的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10971342B2 (zh)
EP (2) EP3396700A1 (zh)
CN (1) CN110785828B (zh)
DE (1) DE202018006714U1 (zh)
WO (1) WO2018197702A1 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10555412B2 (en) 2018-05-10 2020-02-04 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
JP7451540B2 (ja) 2019-01-22 2024-03-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド パルス状電圧波形を制御するためのフィードバックループ
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
KR20220038717A (ko) 2019-07-29 2022-03-29 에이이에스 글로벌 홀딩스 피티이 리미티드 다수의 부하의 펄스 구동을 위한 채널 오프셋을 갖는 멀티플렉싱된 전력 발생기 출력
US11462388B2 (en) 2020-07-31 2022-10-04 Applied Materials, Inc. Plasma processing assembly using pulsed-voltage and radio-frequency power
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US11984306B2 (en) 2021-06-09 2024-05-14 Applied Materials, Inc. Plasma chamber and chamber component cleaning methods
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11776788B2 (en) 2021-06-28 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage boost for substrate processing
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
US12106938B2 (en) 2021-09-14 2024-10-01 Applied Materials, Inc. Distortion current mitigation in a radio frequency plasma processing chamber
US11694876B2 (en) 2021-12-08 2023-07-04 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for delivering a plurality of waveform signals during plasma processing
DE102022111529A1 (de) 2022-05-09 2023-11-09 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Stromversorgungsanordnung, Plasmaerzeugungseinrichtung und Verfahren zur Steuerung mehrerer Plasmaprozesse
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US12111341B2 (en) 2022-10-05 2024-10-08 Applied Materials, Inc. In-situ electric field detection method and apparatus
DE102022131435A1 (de) 2022-11-28 2024-05-29 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Vorrichtung zur Erzeugung einer Plasmaflamme, Plasmaerzeugungseinrichtung, Hochtemperaturprozessanlage und entsprechendes Betriebsverfahren

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1751376A (zh) * 2003-02-15 2006-03-22 许廷格电子有限及两合公司 供电控制单元
CN1863428A (zh) * 2004-12-24 2006-11-15 许廷格电子有限及两合公司 等离子体激发系统
CN102458031A (zh) * 2010-10-20 2012-05-16 许廷格电子两合公司 用于等离子体应用和/或感应加热应用的功率供给系统
CN105261545A (zh) * 2014-07-18 2016-01-20 中微半导体设备(上海)有限公司 多处理区域等离子体处理装置及等离子体工艺监测方法
CN105321792A (zh) * 2014-06-03 2016-02-10 朗姆研究公司 利用rf 平衡的多站式等离子体反应器
CN105824269A (zh) * 2015-01-28 2016-08-03 朗姆研究公司 主计算机系统和rf产生器之间的双推送
CN106462115A (zh) * 2014-05-19 2017-02-22 通快许廷格两合公司 控制布置结构、控制系统和高频率功率发生装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19860474A1 (de) 1998-12-28 2000-07-06 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Einrichtung zum Beschichten von Substraten mittels bipolarer Puls-Magnetron-Zerstäubung
EP1039554B1 (en) 1999-03-25 2003-05-14 Kaneka Corporation Method of manufacturing thin film solar cell-modules
US6495392B2 (en) 1999-08-24 2002-12-17 Canon Kabushiki Kaisha Process for producing a semiconductor device
US6756318B2 (en) 2001-09-10 2004-06-29 Tegal Corporation Nanolayer thick film processing system and method
US7147900B2 (en) 2003-08-14 2006-12-12 Asm Japan K.K. Method for forming silicon-containing insulation film having low dielectric constant treated with electron beam radiation
US7396759B1 (en) 2004-11-03 2008-07-08 Novellus Systems, Inc. Protection of Cu damascene interconnects by formation of a self-aligned buffer layer
WO2006055984A2 (en) 2004-11-22 2006-05-26 Applied Materials, Inc. Substrate processing apparatus using a batch processing chamber
US20070045111A1 (en) * 2004-12-24 2007-03-01 Alfred Trusch Plasma excitation system
JP5124344B2 (ja) * 2008-05-26 2013-01-23 株式会社アルバック バイポーラパルス電源及び複数のバイポーラパルス電源からなる電源装置並びに出力方法
US8895415B1 (en) 2013-05-31 2014-11-25 Novellus Systems, Inc. Tensile stressed doped amorphous silicon
US9596744B2 (en) * 2015-03-31 2017-03-14 Lam Research Corporation Radio frequency generator having multiple mutually exclusive oscillators for use in plasma processing
US9721758B2 (en) * 2015-07-13 2017-08-01 Mks Instruments, Inc. Unified RF power delivery single input, multiple output control for continuous and pulse mode operation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1751376A (zh) * 2003-02-15 2006-03-22 许廷格电子有限及两合公司 供电控制单元
CN1863428A (zh) * 2004-12-24 2006-11-15 许廷格电子有限及两合公司 等离子体激发系统
CN102458031A (zh) * 2010-10-20 2012-05-16 许廷格电子两合公司 用于等离子体应用和/或感应加热应用的功率供给系统
CN106462115A (zh) * 2014-05-19 2017-02-22 通快许廷格两合公司 控制布置结构、控制系统和高频率功率发生装置
CN105321792A (zh) * 2014-06-03 2016-02-10 朗姆研究公司 利用rf 平衡的多站式等离子体反应器
CN105261545A (zh) * 2014-07-18 2016-01-20 中微半导体设备(上海)有限公司 多处理区域等离子体处理装置及等离子体工艺监测方法
CN105824269A (zh) * 2015-01-28 2016-08-03 朗姆研究公司 主计算机系统和rf产生器之间的双推送

Also Published As

Publication number Publication date
EP3616234B1 (en) 2021-10-13
EP3616234A1 (en) 2020-03-04
EP3396700A1 (en) 2018-10-31
US10971342B2 (en) 2021-04-06
CN110785828A (zh) 2020-02-11
WO2018197702A1 (en) 2018-11-01
US20200066498A1 (en) 2020-02-27
DE202018006714U1 (de) 2022-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110785828B (zh) 电力转换单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体处理的方法
CN110753990B (zh) 功率转换器单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体过程的方法
CN110753989B (zh) 功率转换器单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体过程的方法
US9667170B2 (en) Operating method for an inverter and grid fault tolerant inverter
KR101422948B1 (ko) 역률 보정 회로
US20040160207A1 (en) Method and apparatus for controlling reflected voltage using a motor controller
JP2014082926A (ja) 直接形交流電力変換装置
WO2016010159A1 (ja) 直接形交流電力変換装置
US11159083B2 (en) Method for feeding in an electrical alternating current
TW201904358A (zh) 電漿產生器、電漿製程設備以及電力脈衝供應的方法
CN109327132B (zh) 用于操控逆变器中的功率半导体的方法
EP3376826B1 (en) Power delivery system for an induction cooktop with multi-output inverters
TW202110071A (zh) 主動式開關匯流排電容器
CN113330675A (zh) 通过相位偏移的动态调节在并联且相位偏移的时钟转换器中降低无线电噪声电压频谱
JP2005176567A (ja) 二系統切換給電装置、無停電電源装置および二系統切換給電方法
US20190115847A1 (en) Energy recovery rectifier device
JP2017139910A (ja) 電力変換装置
JP6638436B2 (ja) 電力変換装置
CN109962627A (zh) 并联控制的等离子电源装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant